Актуальность темы
По условиям тегогаобеспеченности Нижнее Поволжье входит в состав российского кукурузного пояса с крайне скудной по годам обеспеченностью осадками. Поэтому урожайность кукурузы остается низкой и изменчивой по годам в зависимости от степени увлажнения атмосферными осадками. В связи с этим актуализировалась проблема теоретического и экспериментального обоснования влагосберегающей технологии возделывания кукурузы, обеспечивающей устойчивое получение планируемых урожаев зерна. Решению этих вопросов посвящена представленная к защите работа.
Цель и задачи исследований. Цель исследования — оптимизация системы основной обработки почвы, которая должна стимулировать положительные процессы почвообразования, направленных на повышение ее плодородия, накопление и сохранение в ней влаги, а также обеспечить защиту почвы от сорняков, эрозии, переуплотнения и распыления. Для ее решения ставились следующие задачи:
1. изучить динамику продуктивной влаги в почве под кукурузой и её водопотребление в зависимости от основной обработки почвы;
2. оценить двухслойное сплошное разуплотнение 0,6-м слоя почвы плугом-глубокорыхлителем для улучшения ее водно-физических свойств;
3. исследовать биологическую активность южных чернозёмов в связи с разными способами их основной обработки и применением бишофи-та с минеральными удобрениями;
4. выявить видовой и количественный состав сорняков при возделывании зерновой кукурузы и возможность использования плута — глубоко-рыхлителя для борьбы с сорной растительностью;
5. дать агрономическую и экономическую оценку различным способам основной обработки южных черноземов и использования бишофита с минеральными удобрениями под зерновую кукурузу.
Научная новизна. Впервые в условиях южных чернозёмов Волгоградской области изучены возможности использования плуга-глубокорыхлителя для улучшения их биологических и водно-физических свойств и повышения урожайности зерновой кукурузы. Предложена новая технология улучшения уплотнённых южных чернозёмов и применения бишофита с минеральными удобрениями, что позволит увеличить сбор зерна кукурузы до 7,5 т/га.
Практическая значимость работы. Проведенные исследования позволяют рекомендовать в качестве элемента системы основной обработки южных черноземов под зерновую кукурузу использование глубокого их разуплотнения и совместного внесения бишофита и минеральных удобрений.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. улучшение водно-физических и биологических свойств южных чернозёмов в зависимости от способов их основной обработки;
2. видовой состав сорняков при возделывают зерновой кукурузы и возможность их регулирования различной обработкой почвы;
3. действие бишофита и минеральных удобрений на продуктивность зерновой кукурузы;
4. агрономическая и экономическая оценка разных способов основной обработки южных чернозёмов под кукурузу на зерно в условиях Волгоградской области.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований прошли производственную проверку в СПК «Темп» и ООО «Старт» Михайловского района Волгоградской области. Внедрение предложенного способа обработки почвы в сочетании с применением бишофита и минеральных удобрений на площадях и соответственно 150 га и 100 га в 2009 году позволило дополнительно получить 10 950 и 8950 руб./га чистого дохода.
X СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ КУКУРУЗЫ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ).
Появление новых эффективных гербицидов, использование семян с высокой энергией роста, применение улучшенных почвообрабатывающих и посевных машин позволили в 80-е годы прошлого столетия всё шире и шире использовать системы минимальной обработки почвы («Mini-Tile» и «No-Tile»), которые являются основой почво — и энергосберегающих технологий. При их внедрении практически нет необходимости в тщательной предпосевной подготовке почвы в междурядном пространстве, а более грубая структура её в междурядьях может способствовать лучшему поглощению дождевой воды и предупреждению стока воды и смыва. Применение этих современных технологий уменьшает количество проходов тракторов и техники по полю, снижает затраты энергии и рабочей силы, позволяет экономить топливо и предотвращать эрозию почвы [141].
Процесс совершенствования технологии возделывания кукурузы с целью получения высоких урожаев продолжается и в настоящее время [85].
В посевах с минимальной обработкой почвы урожайность кукурузы может быть такой же, как и при проведении традиционной обработки почвы. Приводим описание некоторых из таких технологий [104, 111].
Мульчирующая технология. Замена глубокой обработки почвы поверхностной без оборота пласта. Данная технология предусматривает уничтожение сорняков комбинированным методом, т. е. сочетая механическую обработку почвы с применением гербицидов. Второй этап — создание мульчированного поверхностного слоя, состоящего из смеси почвы и растительных остатков.
Консервирующая обработка почвы. Данная обработка предусматривает сохранение части пожнивных остатковзамену глубокой отвальной обработки с оборотом пласта безотвальной с использованием чизелей, плоскорезов, щелерезов или глубокорыхлителейуничтожение сорняков комбинированным методом.
Противодефляционная технология. Предназначена для зон северной, центральной и юго-восточной степной ландшафтных территорий с очень сильными пыльными бурями. Чаще они происходят в ветровых коридорах, на ветроударных склонах, водоразделах, куполообразных возвышенностях, занимающих в нашей стране около 0,5 млн. га пашни.
Посевы кукурузы, как правило, не повреждаются дефляцией, так как она редко бывает до появления всходов. Но с конца зимы и до середины апреля на незащищённой зяби дефляция часто наносит большой ущерб плодородию почвы.
Предотвращение выдувания почвы при этой технологии возделывания кукурузы достигается оставлением пожнивных остатков на поверхности почвы, которые снижают скорость ветра в приземном слое до безопасной. Защита почвы от выдувания вполне обеспечивается стерней колосовых. Добавление к ней измельчённой соломы способствует улучшению водного режима почвы, хотя при этом несколько усложняются внесение удобрений и проведение обработки почвы. Обработка почвы слагается из разноглубинной плоскорезной обработки. Дисковые орудия используются для измельчения пожнивных остатков.
Противоэрозионная технология. Необходима на склоновых землях с крутизной до 5 — 7°. Предотвращает потери почвы до 30 — 50 т/га в год, улучшает условия роста растений и экологическую обстановку.
Это достигается ослаблением поверхностного стока, разрушением уплотнённого и водонепроницаемого подпахотного слоя почвы, безопасным удалением избыточных вод путём чизелевания и щелевания.
При этом наблюдается снижение потерь почвы от эрозии до допустимого уровня, устранение повреждений и гибели посевов, создание оптимального водно-воздушного режима, экономия затрат энергии, труда и средств, повышение рентабельности производства.
Водная эрозия почвы проявляется ежегодно почти в течение всего года и поэтому в рассматриваемой технологии предусматривается глубокое рыхление для усиления водопроницаемости и создания лучшего водно-воздушного режима. Хорошая обеспеченность влагой на полях, где применяется противоэрозионная технология, позволяет возделывать промежуточные культуры (рапс, зимующий горох и др.), а также более эффективно использовать почвенные гербициды [101].
Для формирования зерна кукурузе требуется большое количество питательных веществ. Фактически любые погодные условия могут влиять на подвижность и усвояемость элементов питания растениями [129]. Тёплая или холодная, сухая или влажная погода, засуха, низкая или высокая температура и влажность почвы и воздуха, высокая или низкая интенсивность освещения, уплотнение и плохая аэрация почвы, рН, высокое содержание ионов-антагонистов, содержание органических веществ, — факторы, влияющие на подвижность и усвояемость элементов минерального питания. Поэтому для получения стабильно высоких урожаев с хорошими качественными показателями необходимо использовать следующие приёмы, эффективность которых доказана наукой и практикой во многих регионах России в течение ряда лет [113]:
1. Для стимулирования всхожести и энергии прорастания семян, быстрого развития корневой системы, увеличения сопротивляемости растений болезням (корневым гнилям) и неблагоприятным погодным условиям в начальные фазы роста, уже не первый год применяется комплексное микроудобрение — Гидромикс, который включает: В — 0,65- Си (ЭДТА) — 0,27- Бе (ЭДТА) — 6,30- Ре (ЕДЦНА) — 0,70- Мп (ЭДТА) — 3,30- Ъа (ЭДТА) -0,60- Мо-0,20.
2. Для повышения урожайности в критический период формирования зачаточного початка проводится первая весенняя внекорневая подкормка мастером специальным Ш 18 + Р 18 + К 18 + М% 3 + микро в дозе 2,0 кг/га. Данная подкормка мобилизирует потенциал растения (эффект биостимуляции), компенсирует дефицит макро — и микроэлементов в период закладки будущего урожая.
3. Для повышения качества зерна производится вторая внекорневая подкормка в фазу появления початков — молочная спелость совместно с обработкой фунгицидами или инсектицидами. Подкормка компенсирует дефицит макро — и микроэлементов в период формирования урожая, увеличивает период полива и способствует улучшению качества зерна кукурузы.
Одним из элементов технологии, влияющих на урожайность кукурузы, является рациональное применение удобрений [116].
Для получения высоких и стабильных урожаев качественного зерна культур зернового направления первостепенное значение имеет большой потенциал повышения урожайности и качественных показателей, но как показывает практика, в настоящее время для решения поставленных задач уже недостаточно организации минерального питания только макроэлементами первого порядка (ЫРК) [5]. Растения нуждаются в микроэлементах на протяжении всей вегетации, но более всего в начальные фазы развития, в период от 3 до 7 листьев и формирования зерна. Эти критические периоды потребления элементов минерального питания, когда важно не только их количество, но и стабильность. В то же время на растения воздействуют различные стресс — факторы, нарушающие нормальное корневое питание. Поэтому даже на почвах с высоким содержанием питательных веществ они в силу различных причин могут испытывать голодание от тех или иных элементов минерального питания [106].
В условиях субтропического климата Исигаки (Окинава, Япония), вынос питательных веществ и продуктивность кукурузы были взаимно связаны. Изучали влияние сочетаний до 3 удобрений (без удобрений, полная и половинная доза ЫРК удобрений. Освобождение N в системе «почва — растение» оказывало благоприятное влияние на доступность и поглощение N и Р растениями кукурузы в вариантах с подсевом вики. Самый высокий урожай кукурузы был получен при сочетании традиционной обработки почвы и подсева вики [157, 161].
Ряд исследователей из Китая [146] предложили модель количественного определения потребности в удобрениях с целью повышения урожаев кукурузы и повышения эффективности использования удобрений. Были использованы экспериментальные данные опытов с удобрениями и агрохимические показатели в различных пунктах долины реки Хуан Хуэй Хай с целью создания модели количественной оценки плодородия для тропических почв. Была проведена калибровка показателей почвенного плодородия применительно к кукурузе. Модель учитывает проявление взаимодействия между Р, К и описывает влияние свойств почвы на урожай кукурузы по 4 этапам. Оценка потенциальной обеспеченности И, Р и К на основе агрохимических свойств почв, расчёт фактического выноса азота, фосфора и калия, как функции потенциальной обеспеченности ими почвы, расчёт урожая с учётом взаимодействия и К. Использованы 10 — летние данные опытов с удобрениями. Модель может быть полезной для разработки более совершенных рекомендаций по применению удобрений [158].
В последние годы для повышения отдачи от минеральных удобрений проводят их гуматизацию [18, 155, 156]. Для изучения эффективности гума-тизированных минеральных удобрений были проведены исследования в полевом опыте на учебно-опытной станции Ставропольского государственного аграрного университета в зоне достаточного увлажнения выщелоченных чернозёмов. Объектом исследований явились гибриды кукурузы двух групп спелости: раннеспелой (Машук 170) и среднепоздней (Эрик). Проведённый комплекс исследований показал, что гуматизированный карбамид по эффеку тивности не уступает полному минеральному удобрению, а если учесть снижение материально — денежных и трудовых затрат, то это позволяет сделать вывод о перспективности и необходимости применения гуматизированных минеральных удобрений при возделывании кукурузы на зерно [64].
В условиях кустарниковой саванны Республики Конго, на лёгкой квар-цево-ферралитовой почве с низким содержанием доступных форм азота, фосфора, калия, где почва бесструктурная, кислая (рН 4,3), изучали эффективность азотных, фосфорных и калийных удобрений и их сочетаний, а также микроудобрений на фоне известкования и без известкования. При этом наиболее лимитирующим фактором являлся азот, оказывавший наибольшее влияние на рост растений и формирование урожая зерна [150].
Изучалось влияние азотных удобрений и дробности их внесение на урожай зерна и зелёных початков. Исследования проводили на экспериментальной фазенде «Рафаэл Фернандеш» высшей с.-х. школы в Моссоро с сортами кукурузы. Изучали эффективность внесения азота в дозах 30, 60, 90 кг д.в./га разовое (через 45 дней после посева) или дробное (3 приёма, начиная с 25 дней после посева). Определяли влияние азотных удобрений на фоне фосфорных на урожай зелёных початков для реализации в свежем виде и зерна. При внесении азотных туков урожай достоверно повышался, но различия в действии разового и дробного внесения были небольшими [147].
В условиях Болгарии испытали удобрения «СФАСТ». Их получают путём частичного разложения фосфорита, который содержал 27% Р2О5, 4% N и 1,5% органического вещества. Удобрение было гранулированное. Сравнивали варианты удобрений: контроль, N^oPr.o, N180P90 и N240P120, где P2Os предоставлен в составе «СФАСТ» или Рс (суперфосфата). По влиянию на урожай «СФАСТ» уступал Рс в среднем по годам опыта на 11% [148, 159].
Для выявления выноса азота кукурузой и влияния транспирации на вымывание нитратов в регосоли, сформировавшейся на граните, провели исследования в полевых опытах на экспериментальном поле университета Хиросимы. Количество осадков около 1500 мм. Почва сформировалась на граните, супесчаная, содержание глины менее 10%, с высокой обеспеченностью фосфором и низкой калием. Кукурузу сеяли 21 мая, то есть в период ливней, растения были ещё относительно слабо сформированы. Проводили также лабораторные опыты с почвенными колонками и лизиметрические. Вносили N.
300 К 200. В полевых опытах наблюдали за вымыванием нитратов, динамикой поглощения азота растениями кукурузы при разной густоте стоянияпри этом на контроле растения отсутствовали. Определяли также содержание в почве минерального азота и азота микробиомассы, а также транспирацию. Кумулятивное вымывание нитратов негативно коррелировало с поглощением азота растениями кукурузы. Увеличение транспирации уменьшало вымывание нитратов [150]. I.
В условиях Хорватии изучали влияние удобрений на урожай и содержание питательных веществ в кукурузе. Исследования проводили в полевых условиях, начиная с 2001 года, на гидроморфных почвах со средним уровнем плодородия. Выращивали гибрид кукурузы OS SK 522. Испытывали варианты: контроль (стандартное удобрение — СУ) — СУ + Р 1500- СУ + Ki500 и СУ + Pi50oKi5oo. Применяли Nm, Кх и аммофос. В 2002 году изучали последействие ранее внесённых в предшествующий год удобрений и при внесении N177P100K150. Урожаи в Лузани и Кобасе составили соответственно 7,75 и 9,06 т/га. В начале появления рылец под влиянием Р1500 в листьях содержание фосфора, кальция и магния возросли на 25,20 и 22%, а внесение Р1500К1500 увеличивало содержание в листьях фосфора на 14% и калия на 15%, со снижением содержания кальция на 5% и магния на 30% [155].
Исследования последних лет показали, что корневая система этой культуры играют важную роль в регулировании роста и развития надземных органов не только путем достаточного обеспечения их водой и элементами минерального питания, но и обозначения химических сигналов в надземные органы о почвенной засухе. Эти сигналы указывают на необходимость соответствующего регулирования физиологических процессов в связи с изменившимися условиями влагообеспеченности. Показано, что уменьшение проводимости листьев тесно связано с увеличением концентрации в ксилеме абсцизовой кислоты: она может рассматриваться как симптом водного стресса и необходимости перестройки физиологических процессов в надземных органах. Удобрения играют важную роль в повышении урожая с.-х. культур и эффективности использования влаги в богарном земледелии. Установлено, что азотные удобрения существенно увеличивают проводимость воды устьицами листьев кукурузы как при засухе, так и при достаточной влагообеспе-ченности. При этом заметно уменьшается концентрация абсцизовой кислоты в соке ксилемы корней, но увеличивается ее содержание в листьях кукурузы при засухе.
В Хорватии изучали отзывчивость генотипов кукурузы на удобрения на гидроморфной почве вдоль линии реки Савы. Выращивание кукурузы на семена намного рентабельнее, чем товарного зерна, но более рискованно, особенно при менее благоприятных погодных условиях. Это обусловлено тем, что родители гибридов кукурузы менее устойчивы к неблагоприятным условиям, чем их потомство. Это касается и условий минерального питания. В связи с этим в течение трех сезонов проводили исследования с 7-мью родителями кукурузы для получения гибридов (инбредные линии Об 36−16, Об 2−48, Об 74−44, Об 138−9, Об 89−9, Об 84−49 и Об 86−38) и на фоне внесения азота в количестве N180 оценивали эффективность возрастающих доз фосфора и калия. В среднем за три года благодаря высоким дозам Р87 Кв7 урожай семян повысился с 1,93 до 2,86 т/га. Наблюдалась очень высокая корреляция между урожаем семян родителей и содержанием фосфора и калия в листе около початка в фазу выбрасывания рылец (ъ = 0,82 для Р, г = 0,90 для К). Рекомендовано вносить повышеные дозы фосфорно-калийных удобрений под родительские формы гибридов [162].
В КНР установили влияние доз и соотношение удобрений на урожай семян гибридов кукурузы на почвах среднего уровня плодородия в условиях Северного Китая. В целом тренд урожая семян образовал ряд: навоз 22,5 т/га + N225?! 12К150 —> навоз + ИР > навоз + N > №К > ]МР+К > навоз > контроль без удобрений. Удобрения оказывали влияние на физиологические функции фотосинтеза, интенсивность процессов налива зерна, содержание элементов минерального питания в семенах и на урожай семян. За счет запасов питательных веществ почвы формировалось 40% урожая, за счет удобрений.
60%, из них прибавка от навоза составила 25,6%, на долю минеральных удобрений — 74,4%. Среди минеральных удобрений по отдельным элементам питания (КПРК) приходились прибавки урожая, соответственно, 64,8- 25,2 и 10,0%. Для получения 1 кг семян требовалось 0,11 кг нитратного азота- 0,05 кг подвижного фосфора- 0,07 кг обменного калия и 32,22 кг навоза [153].
Вследствие особенностей роста и развития, кукуруза предъявляет особые требования к обеспечению питательными веществами. В начальный период, до образования первого надземного стеблевого узла, культура растет очень медленно, кроме того, сказывается стрессовое воздействие гербицидов на молодое растение. Потребление питательных веществ слаборазвитой корневой системой невысокое. Однако недостаток и несбалансированность элементов питания в этот период (от 3-х до 7-ми листьев) впоследствии невосполним, так как именно в это время формируются генеративные органы, впоследствии определяющие урожайность. Поэтому проведение эффективных прикорневых и листовых подкормок в этот период — ответственный для кукурузы агроприем [69].
Интенсивный рост и потребление питательных веществ растениями кукурузы начинается от фазы 7−9 листьев, достигая максимума к моменту выбрасывания* метелок и рылец [126].
В процессе вегетации кукуруза поглощает значительное количество микроэлементов, которые играют большую роль во всех жизненно важных процессах и вынос их средним урожаем зерна кукурузы составляет: около 1200 г/га железа, 700−800 марганца, 350−400 цинка, около 70 бора и 50−60 г/га меди. По цинку и железу кукуруза является растением — индикатором, т. е. наиболее чувствительным к недостатку этих элементов.
Применение микроудобрений под кукурузу позволяет удовлетворить потребности в этих удобрениях, а также улучшить использование внесенных макроудобрений. Использование микроудобрений усиливают биохимические реакции в растении и почве [88, 89].
Кремний повышает эффективность использования воды растениями кукурузы. Растения сорта Ко^с1а 108, обработанные 2 моль/л кремниевой кислоты на 20% повышали эффективность использования воды [УИЕ] против контроля, а при водном стрессе — на 35%, что объясняют снижением транспирации. Провели сравнительное изучение открытия устьиц приобработке, измеряя транспирацию и сопротивление листьев. Снижение транспирации после обработки 81 объясняется, главным образом, снижением интенсивности потери воды через устьица и это показывает, что влияет на движение устьиц. В клеточном соке, обработанных растений, концентрация его повышалась в 200 раз, а хлора понижались в 2,5 раза. Поток воды по ксилеме при этом снижался на 20%, что объясняют ростом сродства воды к ксилемным сосудам, идуцируемым отложениями 81 [160].
Ряд авторов изучали влияние микроэлементов и комплексного органо-минерального микроудобрения (гумат +7) на биологические и хозяйственные признаки кукурузы. Для увеличения урожая зерна и силосной массы и улучшения качества продукции кукурузы рекомендуется применять микроэлементы, а именно — медь, марганец, цинк и комплексные органо-минеральные микроудобрения. Использовали следующие концентрации для обработки семян и некорневой подкормки: Са804 — 0,02%, 1У804 — 0,05%, 2п804 — 0,02% и Гумат +7 — 0,5 г/л. Расход рабочего раствора из расчета 10 л на 1 т семян для предпосевной обработки и 300 л/га для некорневой подкормки растений. Рекомендуемые сроки проведения некорневых подкормок микроэлементами и комплексным органо-минерапьными микроудобрениями Гумат + 7 проводили в фазу 5−6 листьев и в фазу выметывания султана. Обработки семян микроудобрением и препаратом Гумат + 7 можно сочетать с предпосевным протравливанием семян [43].
В условиях Бразилии изучалась доступность цинковых удобрений. Исследования проводили с кукурузой в вегетационных опытах. Изучали влияния типа рН почвы и доз удобрений на доступность Ъъ растениям кукурузы. Создавали разную реакцию почвы — 4,9, 5,9 и 6,4 (для повышения рН использовали СаСОз + MgCOз в отношении 4:1 за 20 дней до сева кукурузы). Вносили по 0,5 и 10 мг/кг Ъъ (в форме Ъп 804 и 7 Н20). Определяли содержание доступного Zn в почве с использованием стандартных методов. Повышение рН почвы благоприятно влияло на урожай зеленой массы и повышало содержание Zn в растениях кукурузы. Отмечалась корреляция между содержанием подвижного цинка в почве и выносом его растениями, однако экстрагенты кроме ДТПА оказались нечувствительными к уменьшению доступности Zn, вызываемому повышением рН почвы [151].
Изучали также физиологические реакции кукурузы на загрязненность мышьяком и, в частности, влияние мышьяка на некоторые физиологические параметры молодых растений кукурузы. Культуру выращивали на питательном растворе Хогланда — Ариона с добавлением 0,2 и 0,5 мг Аб/л при рН 5,5. Наблюдали с пятидневными интервалами за влиянием Аэ на изменения роста растений, газообмена листьев, содержания хлорофилла, флуоресценцию хлорофилла, активность пероксидазы и индуцированной пероксидации липидов в корнях. При этом Аз, замедляя рост растений, уменьшая площадь листовой поверхности и накопление биомассы, индуцировал пероксидацию липидов, усиливал активность пероксидазы, особенно в концентрации 5 мг/л. Происходило уменьшение содержания хлорофилла, каратиноидов и белка, снижалось эффективность фотосинтеза [164].
Адсорбцию бора клеточными оболочками, выделенными из корней кукурузы, изучали как функцию рН раствора и ионный силы. Адсорбция увеличивалась при повышении рН раствора с 4,5 до 10,0, максимум адсорбции был при рН 10,0 — 10,5, а при рН > 10,5 адсорбция ослабевала. Адсорбция В возрастала при увеличении ионной силы, что свидетельствовало об образовании сильных комплексов на внутренней поверхности. Исходя из этого была построена модель поверхностного комплексирования для описания адсорбции бора растениями данной культуры [144].
Некоторыми авторами рассматривалась аккумуляция редкоземельных элементов в растениях кукурузы. Изучали влияние Ьа и смеси редкоземельных элементов (РЭ) в вегетационных опытах с целью определения аккумуляции отдельных химических соединений в растениях кукурузы, в том числе в разных органах. Наблюдалось значительное различие в накоплении редкоземельных элементов в зависимости от их доз. Внесение смеси РЭ в количестве менее 10 мг/кг почвы приводило к значительному повышению их содержания в корнях, а при дозе 50 мг/кг почвы и в подземных органах. При внесении только Ьа в дозе 10 мг/кг почвы наблюдалось повышение его содержания во всех органах кукурузы. Отношение Ьа: Се в растениях кукурузы возрастало при повышении доз РЭ. При дозе 50 мг/кг РЭ транспорт адсорбированного Ьа из корней в надземные органы растений существенно уменьшался. При этой дозе таких элементов происходило аномально положительное увеличение содержания Сё и аномально отрицательное накопление Се в растениях, причем это более сильно проявилось в надземных органах, чем в корнях [145].
Связь между содержанием ионов Ыа+, К+ и Са2+ при прорастании семян и солеустойчивостью кукурузы также изучалось рядом авторов. Для этого сравнивали изменения их содержания в прорастающих семенах и проростках двух сортов кукурузы — солеустойчивого (I, БегщЪа! 19) и солечувствитель-ного (П, Уипс1ап 18) — при внесении в среду Хогланда 50−200 мм ЫаС1. При засолении в прорастающих семенах содержание было выше в зародыше, чем в семенной кожуре и эндосперме: у проростков наибольшее содержание Иа+ было в корняхоно увеличивалось при повышении концентрации ЫаС1. Способность зародыша отторгать была слабой. При засолении содержание К+ и Са2+ в прорастающих сменах и молодых проростках снижалось на 38−56% у первого сорта и 66−78% у второго (в зависимости от концентрации №С1). Наибольшие различия между 1 и 2-ым сортом отмечены по снижению содержания К+ и Са2+ в корнях проростков: при 150 мм ИаС1 по сравнению с контролем (без №С1) содержание К+ в корнях снижалось с 44 до 26 мг/г и с 35 до 21 мг/г у второго, а содержание Са2+ снижалось с 14 до 7 мг/г у первого сорта и с 19 до 5 мг/г у второго. Способность накапливать и отторгать.
Л| его, как и избирательность поглощения Са, были выше у 1, чем у 2 сорта, что коррелировало с солеустойчивостью сортов кукурузы [163].
Исследования проводились и по поглощению и аккумуляция кадмия растениями кукурузы при внесении в почву цинка. Кукурузу выращивали в почвенной культуре при четырех уровнях содержания Ъа (0, 80, 160, 240 мг/кг) и двух уровнях Сё в почве (6 и 20 мг/кг). С повышением концентрации Сс1 уменьшалась биомасса побегов, добавление 7л повышало биомассу побегов при 6 мг/кг Сё. С повышением концентрации Сс1 общее количество аккумулируемого С (1 линейно возрастало. Добавление Zn в общем понижало содержание кадмия у обоих сортов, но имелись различия между высокой и низкой дозами Ъп. При обработке Сс1 в дозе 6 мг/кг почвы концентрация Сё в побегах достигала самого низкого уровня, при 80 и 160 мг/кг Ъп почвы и двух сортов, соответственнооднако при внесении 20 мг/кг С<1 почвы минимумы достигались при обратных дозах вносимого 7л. Тенденция в корнях была сходной, что и в побегах. Концентрация Сё как в корнях, так и побегах возрастала при добавлении 240 мг/кг Ъх в почву по сравнению с дозами 80 или 160 мг/кг. С повышением количества Сё снижение его аккумуляции при добавлении Ъ\ усиливалось для побегов и ослаблялось для корней. Это доказывает, что взаимодействия транспорта Сё и Ъа. в растениях варьировали при различных дозах Сё. Концентрация Ъъ в побегах двух генотипов прямо повышалась при увеличении значений Сё, но не наблюдалось существенного эффекта у корней [149].
Как указывают сербские и хорватские ученые, содержание микроэлементов в растениях кукурузы находятся в зависимости от почвы и генотипов. Для десяти гибридов кукурузы проводили анализ листа около початка в фазу выбрасывания рылец на содержание микроэлементов (МЭ). В среднем за два года опытов урожай зерна был ниже на ~ 25% на кислой псевдоглеевой почве. Содержание в листьях Zn, Мп и Бе составило 30,4, 129,4 и 190 мг/кг почвы. Установлено существенное влияние на содержание этих МЭ от метеусло-вий года, типа почвы и генотипа кукурузы. При выращивании на аллювиальной почве растения содержали меньше Ъп и Мп, и больше Ре, чем на псевдо-глеевой. Предполагается, что доступность Ъъ. и Мп растениям связана с рН почвы. В идентичных погодных и почвенных условиях генотипы содержали в листьях 26,8 — 36,0 мг/кг Ъп, 98,6 — 150,4 мг/кг Мл, 168,2 — 222,4 мг/кг Бе [152].
В центральной зоне Краснодарского края на выщелочном черноземе Западного Предкавказья родительские формы раннеспелых гибридов РОСС 145 МВ, РОСС 151 МВ и РОСС 187 МВ необходимо возделывать с густотой стояния растений 75 — 85 тыс/га, среднераннего гибрида Краснодарский 382 МВ и среднепозднего Краснодарский 421 СВ при густотах стояния растений 55 и 45 тыс/га, соответственно. Для улучшения стартового роста и обеспечения наивысшей продуктивности растений семена родительских форм и гибридов перед посевом необходимо обрабатывать 0,1% - ным раствором сернокислого цинка. Повышает урожайность и экономически выгодна предпосевная обработка семян четырехкомпонентной смесью 0,1% - ньгх растворов цинка с медью, марганцем и бором, или трехкомпонентной смесью этих микроэлементов с участием цинка в любой комбинации [59].
Изучали и влияние свинца на антиоксидантные ферменты и корневую активность у сортов кукурузы. Рассматривали также и в водной культуре влияние стресса РЬ2+ на изменения активности антиоксидантных ферментов. При действии РЬ2+ снижались содержание хлорофилла и корневая активность. У разных сортов с повышением концентрации свинца, активность су-пероксиддисмутазы слегка вырастала или не изменялась: активность катала-зы — обычно возрастала, пероксидазы — в начале возрастала, затем снижалась. Установлено, что поддержание или повышение активности различных антиоксидантных ферментов является частью общей стратегии защиты против окислительного стресса [154].
Воздействие загрязнения почвы цинком на урожайность кукурузы зависело от известкового удобрения. Без применения извести и при самой низкой дозе цинка (300 и 600 мг Ъп/кт почвы) это положительно влияло на урожайность кукурузы. При высоком уровне известкового удобрения загрязнение почвы цинком вело к снижению урожая кукурузы и массы образованных корней. Это снижение было пропорционально дозам цинка. Возрастающие дозы цинка в почве положительно влияли на содержание общего азота в надземных частях и корнях кукурузы. Подобную зависимость отметили также для содержания фосфора и калия в растениях. По мере роста загрязнения почвы цинком происходило снижение содержания кальция и магния в надземной массе и корнях кукурузы. Повышение дозы известкового удобрения способствовало увеличению содержания азота, магния, калия и кальция в исследуемых растениях [136].
Применение природного материала бишофита на данный момент в растениеводстве Волгоградской области являются следующие направления:
1. Предпосевная обработка (инкрустация) семян кормовых, зерновых и масличных культур.
2. Вегетационная (некорневая) подкормка.
3. Десикация поздних культур.
4. Применение природного минерала бишофита как основной части препарата «Бишаль» для обработки и подкормки садов и огородов.
Исследования показали, что бишофит повышает устойчивость растений к болезням и вредителям и их продуктивность. Это объясняется комплексным воздействием на растения двадцати макрои микроэлементов, которые содержатся в бишофите и столь необходимы для них. Все применяемые концентрации и дозы рабочего раствора бишофита строго индивидуальны для каждого приема, культуры и срока обработки, а также почвенно-климатической разности [84].
В 1997 г. на площади 1000 га в 3 районах Волгоградской области проведены производственные испытания на озимых культурах. Бишофит сравнивался с такими известными препаратами, как Агат — 25 К, фенорам, криза-цин, закладывался и контроль без обработок. Несмотря на экстремальную ситуацию (засуху) урожай оказался высоким. Хозяйственная урожайность составила по варианту с Агатом — 25 К — 21,3 ц/га, кризацином — 20,0 ц/га, фенорамом — 25,3 ц/га, бишофитом — 30,6 ц/га, на контроле (без обработок) он был только 17,2 ц/га. Положительная роль бишофита отмечается в борьбе против вредителей и болезней которые снижаются до 30%, в повышении качества зерна: клейковина увеличивается на 4% достигая — 32 — 34%, ИДК -80 у.е., т. е. все получаемое зерно является продовольственным.
Кроме того, при применении бишофита наблюдается следующее:
— повышается всхожесть обработанных семян на 2,0 — 4,2%;
— увеличивается количество продуктивных стеблей в агроценозе на 13,5 -22,1%;
— способствует усиленному разрастанию ветвистых корней, количество вторичных корней в среднем на одном растении выше на 20,2 — 23,0%;
— уменьшается поражаемость болезнями и поврежденность растений вредителями на 23,3 — 60,2%, лишь немногим уступая химическим средствам защиты растений;
— обеспечивается не только сокращение потерь урожая в 16,1 — 19,7%, но и распространенность пыльной головни с 21,0 до 2,8%, ржавчины с 1,9 до 0,9%, уменьшается развитие септороза на 23,0 — 25,8% и корневых гнилей на 4,0−8,2% [98].
Установлено, что применение удобрений, безотвальная обработка почвы под зерновую кукурузу в сравнении со вспашкой не оказывает значительного воздействия на агрофизические свойства почвы в условиях юго-запада Центрально-Чернозёмной зоны [48].
В условиях Нижнего Поволжья разработана адаптивная технология возделывания кукурузы на зерно на неорошаемых землях сухостепной зоны каштановых почв с уровнем урожая 2,0−3,0 т/га и более. Эта технология должна включать следующие элементы: размещение посевов кукурузы по черному пару, паровой озими или зернобобовым культурамосновной способ осенней подготовки почвы — глубокая ее обработка. Допустимо применение безотвального рыхления, особенно на полях, подверженных различным видам эрозиивнесение минеральных удобрений на уровне МбоРсоК^- использование гибридов раннеспелой и среднеспелой групп спелостисоздание оптимальной густоты состояния растений — 35−40 тыс./гадифференцированное (разноглубинное) проведение предпосевной обработки почвы в зависимости от наличия тех или иных видов сорных растенийобязательное проведение междурядных обработок в фазе 5−6 и 8−10 листьев культуры, что снижает засоренность посевов кукурузы и в значительной степени сокращает физическое испарение влаги из почвы. Биоэнергетический коэффициент данной технологии составляет 3−4 [135].
Обобщены экспериментальные данные за три года по анализам метеоусловий, характеру формирования урожая зерновой кукурузы, эффективности использования влаги растениями и коэффициенту реактивности между влагообеспеченностью и урожаем по всем фазам роста кукурузы. Доказано, что реакция кукурузы в разные фазы роста на метеоусловия и влияние на конечный урожай не одинаково. Наибольшее влияние водного стресса на урожай было в фазу выметывания мужского соцветия, когда коэффициент реактивности между влагообеспеченностью и урожаем достигал 1,443. Этот период является определяющим для полива и повышения урожая зерна кукурузы [65].
Величину плотности сложения и водные свойства почвы определяются количеством водопрочных агрегатов размером более 0,25 мм. От плотности сложения почвы зависит порозность, водно-воздушный и тепловой режимы, интенсивность физико-химических и микробиологических процессов [40].
Оптимальная плотность сложения в зависимости от природной зоны, типа почвы и ее гранулометрического состава находится в пределах 1,00−1,35 т/м3 для полевых культур. С увеличением плотности сложения резко ухудшается использование растениями влаги из почвы [15, 67].
Многочисленные исследования показали, что для кукурузы наиболее благоприятно такое сложение почвы, когда плотность составляет 1,04−1,07 т/м3. Сопоставление равновесной (1,38 т/м3) и оптимальной плотности предполагает, что под посевы кукурузы необходима механическая обработка. Сегодня недостаточно ясно, какая технологическая операция (оборачивание, перемешивание, рыхление) имеет преимущество для кукурузы [58, 68].
Из полевых наблюдений, которые проводились в 1994;1999 гг. на южных тяжелосуглинистых черноземах ОПХ Каз НИИЗХ видно, что изучаемые системы обработки почвы неодинаково влияли на ее увлажнение. Глубокие отвальные обработки способствовали лучшей увлажненности метрового слоя. При длительном безотвальном рыхлении возникает опасность переуплотнения нижних горизонтов пахотного слоя, что отрицательно сказывалось на влагоемкость, водопроницаемости и других свойствах черноземов [37].
Эффективным приемом, резко меняющим отрицательные агрофизические свойства таких почв, является глубокое безотвальное двухслойное рыхление. В разрыхленной почве аккумулируются все осадки, не создаются условия для образования ирригационной эрозии, происходит более экономное и рациональное использование влаги растениями, увеличивается площадь их питания за счет лучшего развития корней [98].
Из вышеприведенного литературного обзора следует сделать несколько предположений, касающихся вопросов увеличения продуктивности зерновой кукурузы на южных черноземах Волгоградской области с целью увеличения сохранения показателей их плодородия:
— применять различные способы основной обработки южных черноземов, отдавая предпочтение отвальной подготовке почвы;
— проводить глубокое разуплотнение этой почвы под данную культуру с целью мобилизации ее подпахотных слоев;
— улучшение условий питания растений кукурузы с помощью применения природного минерала бишофита и минеральных удобрений при некорневом их использовании.
Нужно отметить, что природный минерал бишофит, входящий в состав агрохимикатов, содержит порядка 25 значимых микроэлементов для растений кукурузы и массированное их применение при некорневом питании растений предполагает высокий эффект.
выводы.
1. Максимальное количество продуктивной влаги в метровом слое почвы под кукурузой наблюдается весной при посеве — от 163,9 до 174,2 мм. К концу вегетации эти запасы сокращаются до 33,4 — 44,8 мм, т. е в 4,0 — 4,5 раза в зависимости от погодных условий, что указывает на определенный недостаток влаги для формирования высокого урожая этой культуры.
2. Суммарное водопотребление кукурузы складывается из использования запасов влаги почвы (42%) и осадков (52%). Во влажные годы доля осадков увеличивается. Коэффициент водопотребления зависит прежде всего от количества осадков. Применение разуплотнения несколько снижает водопотребление в расчете как на 1 га, так и 1 т урожая.
3. Разуплотнение почвы на южных черноземах улучшает их агрофизические свойства: плотность сложения, скорость впитывания воды, характер водопроницаемости, уменьшается опасность стока воды в результате более полного использования осадков.
4. Наименьшие показатели биологической активности почвы были отмечены при ее поверхностной обработке БДК без разуплотнения и внесения бишофига с минеральными удобрениями, наибольшие — на варианте с отвальной обработкой при внесении бишофига с минеральными удобрениями, при этом установлено положительное влияние разуплотнения.
5. В посевах кукурузы встречаются распространенные в датой зоне сорняки: яровые ранние — горчица полевая, марь белая и яровые поздниещирица запрокинутая, щетинник зеленый, куриное просо, из зимующихпастушья сумка обыкновенная, корнеотпрысковые — осот полевой, бодяк полевой, молочай лозный, вьюнок полевой.
6. Наибольшее количество сорняков отмечается при обработке почвы дисковой бороной без разуплотнения в фазу 3−5 листьев — 35,1 и перед уборл кой 126,0 шт/м. При использовании для обработки плоскореза количество сорняков уменьшается по срокам, соответственно до 29,0 и 97,7 шт/м, при пахоте отвальным плугом — до 10,3 и 55,0 шт/м2.
7. После разуплотнения количество сорняков уменьшалось и по видам обработки. По дисковой бороне количество сорняков сокращалось в фазу 3 -5 листьев с 35,1 до 27,0 шт/м2 и перед уборкой с 126,0 до 68 шт/м2. Такая закономерность наблюдалась и при использовании плоскореза: при 3−5 листьев с 22,0 до 18,0 и перед уборкой с 97,7 до 53,0 сорняков на один м2. Сочетание разуплотнения и пахоты сократило количество сорной растительности соответственно до 11,0 и 40,0 шт/м2.
8. Урожай зерна кукурузы на фоне с традиционными обработками был ниже, чем на почвах, подверженной двухслойному разуплотнению 0,6-м слоя почвы и составляло при дисковании соответственно — 4,68 и 5,21 т/гаплоскорезной обработке 5,09 и 5,56 и отвальной — 5,28 и 6,03 т/га. применение бишофита повысило урожай на разных обработках без разуплотнения соответственно на 0,32- 0,43 и 0,50 т/га, с разуплотнением — на 0,42- 0,48 и 0,61 т/га и бишофита с минеральными удобрениями — на 1,06- 1,21 и 1,27 т/га без разуплотнения и 1,04- 1,27 и 1,45 т/га с глубоким разуплотнением почвы.
9. Положительное влияние разуплотняющей обработки почвы на ее агрофизические и биологические свойства проявляются не только на первой, но и второй культуре — ячмене, повышая его урожайность на 0,17— 0,30 т/га.
10. Чистый доход с 1 га. при дисковой обработке на контроле составил 17 753 руб., по плоскорезной 19 257 и отвальной — 19 886' руб. Применение бишофита и его сочетания с минеральными удобрениями экономически эффективно на всех вариантах обработки почвы и способствовало повышению уровня рентабельности соответственно на 16, 22, 24% и 22, 27, 34% на фоне без разуплотнения и на 20,21,26% и 33, 33, 38% на фоне глубокого разуплотнения почвы.
11. Глубокое разуплотнение почвы хотя и повышает урожай зерна кукурузы на 0,53−1,27 т/га, из-за увеличения производственных затрат снизило уровень рентабельности на 29−49%. Однако, с учетом его положительного последействия на следующей культуре — ячмене консолидированный чистый доход по вариантам обработки почвы в звене кукурузаячмень составил от 23 889,6 до 28 337,4 руб./га и при общих затратах от 10 550,4 до 11 662,6 руб./га уровень рентабельности при разуплотнении на фоне обработки дисковой бороной увеличился до 226,5 и отвальным плугом до 243% с отклонением от контроля без разуплотнения на — 5,6 и +2,4%.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.
1. В сухостепной зоне южных черноземов Волгоградской области для улучшения водно-физических свойств и эффективного уничтожения сорняков в посевах зерновой кукурузы следует применять отвальную обработку почвы на фоне глубокого ее разуплотнения, которая снижает засоренность посевов в среднем на 75 — 90%.
2. Использовать природный минерал бишофит совместно с минеральными удобрениями в виде некорневой подкормки, которые увеличивают сбор зерна кукурузы до 24,1% от контрольного варианта.
3. Под зерновую кукурузу для получения стабильно высоких урожаев рекомендуется глубокое рыхление южного чернозема до 0,6 м на фоне отвальной обработки с внесением рекомендуемых агрохимикатов в виде некорневых подкормок, состоящих из 5 и 10% бишофита и смеси полного минерального удобрения в количестве ЫдоРзоКзо, которые позволяют получить урожай зерна кукурузы на уровне 7,5 т/га при уровне рентабельности 315%.
